Das von Khosla unterstützte Stion liefert mit neuartiger Tandem-Technologie einen Modulwirkungsgrad von 20 %

Wenn die jüngste Spur neuer Innovationen einen Hinweis darauf gibt, war der Wettlauf um einen neuen Champion, der den Erfolg der Dünnschicht-Solarenergie vorantreiben kann, noch nie so intensiv. Der jüngste Anwärter auf den Preis ist Stion, ein in den USA ansässiger Dünnschicht-PV-Hersteller, der von Khosla Ventures finanziert wird.

In einer kürzlich veröffentlichten Ankündigung gab das Unternehmen an, bei seinen Dünnschicht-CIGS-Zellen mithilfe einer proprietären Tandem-Junction-Technologie einen Wirkungsgrad von 23,2 % erreicht zu haben.

Beim Einbau in ein kleinflächiges (20 cm x 20 cm) Prototypmodul erreichten die neuen Zellen von Stion einen Modulwirkungsgrad von 20,0 % – eine satte 50 %ige Verbesserung gegenüber dem aktuellen Produktangebot von Stion, weit über anderen Dünnschichtangeboten und fast darüber auf Augenhöhe mit dem Besten, was Silizium-PV zu bieten hat.

Stion ist der erste Dünnschichthersteller, der solche Wirkungsgrade mithilfe der Tandem-Junction-Technologie erreicht, bei der zwei gestapelte Solarzellen verwendet werden, um eine effektivere Lichtabsorption zu ermöglichen.

Typische Materialien, die in Solarmodulen verwendet werden, absorbieren nur einen Bruchteil des Sonnenspektrums. Durch die Schichtung von zwei (oder mehr) verschiedenen Solarkreisen, die jeweils so konstruiert sind, dass sie einen anderen Teil des Spektrums absorbieren, kann ein Tandem-Junction-Modul ein breiteres Spektrum an einfallendem Licht absorbieren und so mehr Energie erzeugen als herkömmliche Module.

Forscher erreichen dies typischerweise, indem sie sorgfältig zugeschnittene Materialien übereinander ablagern, um eine monolithische Tandemstruktur mit sehr hoher Effizienz zu erzeugen. Beispielsweise beträgt der aktuelle Rekordwirkungsgrad für einen 2-Zellen-Stack für Nicht-Konzentrator-Anwendungen 31,1 % (erreicht durch NREL). Allerdings ist die Herstellung der monolithischen Struktur sehr aufwendig.

Stion hat dieses Problem gelöst, indem es zwei separate Zellen verwendet und diese mechanisch innerhalb des Moduls verbindet (siehe Abbildung unten). Dies führt zwar zu geringeren Wirkungsgraden als bei monolithischen Tandemzellen, liegt aber deutlich im hohen Wirkungsgradbereich von Siliziumsolarzellen.

Bildnachweis: Stion

Noch wichtiger ist jedoch, dass die patentierten Herstellungsverfahren von Stion einfacher und für die Massenproduktion geeigneter sind. Das Unternehmen beabsichtigt, seine Technologie (Markenname Simply Better) in seiner Pilotproduktionslinie in San Jose, Kalifornien, zu kommerzialisieren. Die resultierenden größeren, monolithischen kommerziellen Module (65 cm x 165 cm) werden voraussichtlich eine verbesserte Leistung aufweisen, wobei Stion Modulwirkungsgrade im Bereich von 20–22 % anstrebt.

Das Tandemprodukt von Stion „kann mit allen etablierten Silizium- (nicht Dünnschicht-)Anbietern konkurrieren, indem es die Effizienz von Siliziumzellen mit den Kosten von Dünnschichtzellen in Einklang bringt“, sagt Investor Vinod Khosla. Wenn er wahr ist, könnte Stion die herkömmliche Meinung, dass Dünnschicht-PV die billigere, aber weniger effiziente Alternative zu Silizium-Solaranlagen sei, möglicherweise auf den Kopf stellen.

Bildnachweis oben: Stion